25 / 32 · Теория
Выберите нижние или верхние частоты по выходному узлу
Спроектируйте фильтр первого порядка с учётом сопротивлений источника и нагрузки.
Уроки доступны бесплатно. Запишитесь, чтобы сохранять прогресс.
Выходной узел меняет фильтр
Последовательная RC-сеть может быть фильтром нижних частот с выходом на конденсаторе или верхних с выходом на резисторе. Ненагруженная передача верхних частот — . При DC конденсатор блокирует и выход ноль; на высокой частоте идеальный импеданс конденсатора стремится к нулю, выход — к входу. Фильтр нижних частот имеет дополнительную форму первого порядка .
Для R = 100 kΩ и C = 1 μF срез верхних частот — 1.591549 Hz. На 10 Hz модуль примерно 0.987570, опережение фазы примерно 9.043°. Это может убрать постоянное смещение, пропуская медленный AC-сигнал, но также убирает истинное постоянное значение датчика. Решите, включает ли нужная информация DC, до добавления разделительного конденсатора.
Источник и нагрузка меняют идеальный отклик
Пусть сопротивление источника 10 kΩ, последовательный конденсатор 1 μF, резистор к земле 100 kΩ. На высокой частоте усиление — 100/(10+100) = 0.909091. Постоянная времени — (10 kΩ + 100 kΩ) × 1 μF = 0.11 s, срез — 1.446863 Hz. Простая формула 100 kΩ × 1 μF пропустила и потери полосы, и сдвиг полюса.
Для фильтра нижних частот через сопротивление источника включайте его в последовательное R. При источнике 1 kΩ плюс резистор фильтра 10 kΩ и конденсатор 100 nF ненагруженный срез становится 144.686312 Hz. Последующая резистивная нагрузка снова меняет DC-усиление и эффективное сопротивление конденсатора.
Выберите подавляемое
Фильтр нижних частот первого порядка — не резкая стена. При fc = 100 Hz помеха 1 kHz сокращается лишь до 0.099504 входной амплитуды, примерно −20.043 dB. Решите, достаточно ли этого, до усложнения. Каскадирование требует учёта нагрузки или буфера. Сохраняйте усиление полосы, опору среза, фазу сигнала и подавление помех в записи проекта; «использовать фильтр» не критерий приёмки.
Попробуйте сами
Для ненагруженного фильтра верхних частот с R = 10 kΩ и C = 1 μF найдите fc и усиление на fc.
Прочитать объяснение
fc = 15.915494 Hz. Модуль на fc — 0.707107, фаза — +45°. Идеальное высокочастотное усиление — 1.